CN109248009A - 一种利用3d打印技术制作人工胸骨的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其方法为：步骤一、计算出切除胸骨的长度、宽度以及肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度；步骤二、胸骨形状及模具的设计：根据步骤一中计算出的缺损胸骨长度及宽度设计人工胸骨形状；根据设计人工胸骨的形状，设计出人工胸骨外部塑形模具，利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨的塑形模具，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在人工胸骨的塑形磨具中进行塑形，按照重量百分比甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素的混合比例为24:1。有益效果：制作的人工胸骨形状美观、厚度均匀、上面孔径均匀、可塑性强、硬度大、强度高以及价格便宜。

Description

一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法
技术领域
本发明涉及一种制作人工胸骨的方法，特别涉及一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法。
背景技术
目前，胸骨肿瘤是罕见疾病，多数胸骨肿瘤为恶性肿瘤。手术切除为胸骨肿瘤的首选治疗方法，手术切缘需要距肿瘤3cm，而胸壁缺损面积直径超过5cm往往需要行胸壁重建，以保证胸廓的稳定性。目前胸壁重建方法较多，包括3D打印钛金属人工胸壁材料、三明治胸壁修补材料(两层聚丙烯网中间夹带骨水泥)、钛金属模块组合胸壁重建材料等，但医学家仍在继续探索，寻求免疫排斥小、强度大、稳定性好、经济的胸壁重建材料。骨水泥早已应用于骨科手术，其具有强度大、价格低、免疫排次小等优点，前期我们应用多孔骨水泥进行胸壁重建取得一定成绩，但是由于人工塑形出现薄厚不均，形状、孔径不规整等因素，对重建后胸壁的稳定性、美观、强度产生一定的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前在胸骨重建过程中人工塑形所出现的薄厚不均、形状以及孔径不规整的问题，导致对重建后胸壁的稳定性、美观以及强度的影响而提供的一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法。
本发明提供的利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其方法如下所述：
步骤一、对胸骨肿瘤进行CT扫描，应用三维重建软件进行病变区胸壁重建，评估胸骨切除范围，并计算出切除胸骨的长度、宽度以及肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度；
步骤二、胸骨形状及模具的设计：根据步骤一中计算出的缺损胸骨长度及宽度设计人工胸骨形状；根据设计人工胸骨的形状，设计出人工胸骨外部塑形模具，利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨的塑形模具，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在人工胸骨的塑形磨具中进行塑形，按照重量百分比甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素的混合比例为24:1，待制作的人工胸骨达到设计强度后，将其从塑形模具内取出准备使用。
人工胸骨的设计厚度为8mm，距人工胸骨边缘10mm处由外向内均匀设计孔道，孔道直径2mm，间距8mm，深度为8mm，距人工胸骨边缘10mm处设有锚定孔，锚定孔的直径4mm。
人工胸骨通过边缘的锚定孔连接有钛板，钛板的厚度为2mm、宽度8mm；人工胸骨上下端与原残留胸骨的连接钛板长度为50mm，人工胸骨与两侧残余肋骨用钛板连接，人工胸骨与钛板通过锚定孔中的螺钉进行固定，螺钉下端螺纹的长度为5mm，螺钉顶帽的厚度为2mm，螺钉顶帽的直径为6mm。
3D打印机的品牌为领创三维，3D打印机的型号为R6。
本发明的设计及制作原理：
本发明提供的技术方案是应用3D打印机打印出人工胸骨外部塑形模具，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合灌入塑形模具进行塑形后，应用肋骨的替代物钛板进行肋骨与人工胸骨的锚定。术前对胸骨肿瘤进行CT扫描，应用三维重建软件进行病变区胸壁重建，评估胸骨切除范围，并计算出切除胸骨的长度、宽度、肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度。根据计算出缺损胸骨的长度及宽度设计人工胸骨形状，人工胸骨厚度选择8mm，距人工胸骨边缘10mm处由外向内均匀设计孔道，该孔道有利于覆盖组织液渗入，防止皮下积液；同时利于覆盖组织攀爬固定人工胸骨，孔道直径2mm，间距8mm，深度为人工胸骨厚度8mm。距人工胸骨边缘10mm处设计钛板与人工胸骨的锚定孔，直径4mm。人工胸骨与残余胸骨之间用2块钛板连接，间距15mm。
根据设计的人工胸骨形状，设计出人工胸骨外部塑形模具。利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨的塑形模具,塑形模具的侧壁厚度为2mm。将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在塑形模具中进行塑形，待人工胸骨达到设计强度后，将其从塑形模具中取出准备使用。
本发明的有益效果：
利用本发明所述方法制作的人工胸骨形状美观、厚度均匀、上面孔径均匀、可塑性强、硬度大、强度高以及价格便宜，彻底解决了人工塑形所制作的胸骨所出现的薄厚不均、形状以及孔径不规整的问题。
附图说明
图1为本发明所述塑形模具结构示意图。
图2为本发明所述人工胸骨结构示意图。
图3为本发明所述螺钉结构示意图。
图4为本发明所述人工胸骨与钛板组合结构示意图。
图5为本发明所述人工胸骨使用状态结构示意图。
图中所示如下：
1、人工胸骨 2、塑形模具 3、孔道 4、锚定孔 5、钛板
6、螺钉。
具体实施方式
请参阅图1至图5所示：
本发明提供的利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其方法如下所述：
步骤一、对胸骨肿瘤进行CT扫描，应用三维重建软件进行病变区胸壁重建，评估胸骨切除范围，并计算出切除胸骨的长度、宽度以及肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度；
步骤二、胸骨形状及模具的设计：根据步骤一中计算出的缺损胸骨长度及宽度设计人工胸骨1形状；根据设计人工胸骨1的形状，设计出人工胸骨1外部塑形模具2，利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨1的塑形模具2，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在人工胸骨1的塑形磨具2中进行塑形，按照重量百分比甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素的混合比例为24:1，待制作的人工胸骨1达到设计强度后，将其从塑形模具2内取出准备使用。
人工胸骨1的设计厚度为8mm，距人工胸骨1边缘10mm处由外向内均匀设计孔道3，孔道3直径2mm，间距8mm，深度为8mm，距人工胸骨1边缘10mm处设有锚定孔4，锚定孔4的直径4mm。
人工胸骨1通过边缘的锚定孔4连接有钛板5，钛板5的厚度为2mm、宽度8mm；人工胸骨1上下端与原残留胸骨的连接钛板5长度为50mm，人工胸骨1与两侧残余肋骨用钛板5连接，人工胸骨1与钛板5通过锚定孔4中的螺钉6进行固定，螺钉6下端螺纹的长度为5mm，螺钉6顶帽的厚度为2mm，螺钉6顶帽的直径为6mm。
3D打印机的品牌为领创三维，3D打印机的型号为R6。
本发明的设计及制作原理：
本发明提供的技术方案是应用3D打印机打印出人工胸骨1外部塑形模具2，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合灌入塑形模具2进行塑形后，应用肋骨的替代物钛板5进行肋骨与人工胸骨1的锚定。术前对胸骨肿瘤进行CT扫描，应用三维重建软件进行病变区胸壁重建，评估胸骨切除范围，并计算出切除胸骨的长度、宽度、肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度。根据计算出缺损胸骨的长度及宽度设计人工胸骨1形状，人工胸骨1厚度选择8mm，距人工胸骨1边缘10mm处由外向内均匀设计孔道3，该孔道3有利于覆盖组织液渗入，防止皮下积液；同时利于覆盖组织攀爬固定人工胸骨1，孔道3直径2mm，间距8mm，深度为人工胸骨1厚度8mm。距人工胸骨1边缘10mm处设计钛板5与人工胸骨1的锚定孔4，直径4mm。人工胸骨1与残余胸骨之间用2块钛板5连接，间距15mm。
根据设计的人工胸骨1形状，设计出人工胸骨1外部塑形模具2。利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨1的塑形模具2,塑形模具2的侧壁厚度为2mm。将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在塑形模具2中进行塑形，待人工胸骨1达到设计强度后，将其从塑形模具2中取出准备使用。

Claims (4)

1.一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其特征在于：其方法如下所述：
步骤一、对胸骨肿瘤进行CT扫描，应用三维重建软件进行病变区胸壁重建，评估胸骨切除范围，并计算出切除胸骨的长度、宽度以及肋骨附着处的位置及缺损肋骨的部位、数量及长度；
步骤二、胸骨形状及模具的设计：根据步骤一中计算出的缺损胸骨长度及宽度设计人工胸骨形状；根据设计人工胸骨的形状，设计出人工胸骨外部塑形模具，利用3D打印机，以聚丙烯为材料，打印出人工胸骨的塑形模具，将甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素混合后，铺在人工胸骨的塑形磨具中进行塑形，按照重量百分比甲基丙烯酸甲酯与庆大霉素的混合比例为24:1，待制作的人工胸骨达到设计强度后，将其从塑形模具内取出准备使用。
2.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其特征在于：所述的人工胸骨的设计厚度为8mm，距人工胸骨边缘10mm处由外向内均匀设计孔道，孔道直径2mm，间距8mm，深度为8mm，距人工胸骨边缘10mm处设有锚定孔，锚定孔的直径4mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其特征在于：所述的人工胸骨通过边缘的锚定孔连接有钛板，钛板的厚度为2mm、宽度8mm；人工胸骨上下端与原残留胸骨的连接钛板长度为50mm，人工胸骨与两侧残余肋骨用钛板连接，人工胸骨与钛板通过锚定孔中的螺钉进行固定，螺钉下端螺纹的长度为5mm，螺钉顶帽的厚度为2mm，螺钉顶帽的直径为6mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用3D打印技术制作人工胸骨的方法，其特征在于：所述的3D打印机的品牌为领创三维，3D打印机的型号为R6。
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